Uit de bocht vliegen - wetenschaps rdzl
Een piloot vliegt met zijn jachtvliegtuig met een snelheid van 600 m/s (dat is ongeveer 2000 km per uur en bijna twee keer de geluidssnelheid). Omdat er een vijandelijk vliegtuig op hem afstormt wil de piloot snel 90 graden van koers veranderen (in dit geval een bocht naar rechts). Waarom kan de piloot geen bocht in de vorm een kwart cirkel met een straal van kleiner dan 3 km maken?
Uitleg
De piloot kan zo'n bocht niet maken omdat anders de kracht op zijn lichaam te groot wordt, waardoor al het bloed uit zijn hoofd naar zijn benen wordt geduwd. Hij kan hier bewusteloos door raken.
Als je met snelheid v in een (deel van een) cirkel met straal r vliegt, dan voel je een kracht m v^2 / r op je werken. In deze formule is m je massa (aantal kg). Deze centrifugale kracht wil je als het ware uit de cirkel duwen (een zelfde effect vindt plaats in een centrifuge). Op aarde werkt er een kracht m * g op je, waarbij g = 9,8 m/s^2 de valversnelling is. Als de piloot dus met een snelheid v = 600 m/s vliegt en een bocht met een straal van 3 km maakt is de kracht op hem gelijk aan m * 600^2 / 3000 = m * 120. Dat is dus ongeveer 12 keer zo'n grote kracht als op aarde, oftwel 12 g. Hij voelt deze kracht pi * r / (2 * v) = 7,9 seconden.
Als een vliegtuig een bocht maakt gaat hij een beetje om zijn as draaien, het hoofd van de piloot zit dus dichter bij het middelpunt van de cirkel, dan zijn benen. Daarom wordt zijn bloed uit zijn hoofd naar zijn benen gedrukt waardoor hij bewusteloos kan raken.
Een piloot schijnt met een speciaal pak en training ongeveer 10 g aan te kunnen, als het de versnelling groter wordt, dan wordt het levensgevaarlijk. Een kracht van meer dan 12 g wordt bereikt bij bochten met een straal van 3 km en kleiner bij de gegeven snelheid. Dat is genoeg om een piloot bewusteloos te maken. De piloot kan daarom niet met de gegeven snelheid een bocht met een straal van kleiner dan 3 km maken. Hij zou moeten afremmen, of een wijdere bocht nemen.
Als je met snelheid v in een (deel van een) cirkel met straal r vliegt, dan voel je een kracht m v^2 / r op je werken. In deze formule is m je massa (aantal kg). Deze centrifugale kracht wil je als het ware uit de cirkel duwen (een zelfde effect vindt plaats in een centrifuge). Op aarde werkt er een kracht m * g op je, waarbij g = 9,8 m/s^2 de valversnelling is. Als de piloot dus met een snelheid v = 600 m/s vliegt en een bocht met een straal van 3 km maakt is de kracht op hem gelijk aan m * 600^2 / 3000 = m * 120. Dat is dus ongeveer 12 keer zo'n grote kracht als op aarde, oftwel 12 g. Hij voelt deze kracht pi * r / (2 * v) = 7,9 seconden.
Als een vliegtuig een bocht maakt gaat hij een beetje om zijn as draaien, het hoofd van de piloot zit dus dichter bij het middelpunt van de cirkel, dan zijn benen. Daarom wordt zijn bloed uit zijn hoofd naar zijn benen gedrukt waardoor hij bewusteloos kan raken.
Een piloot schijnt met een speciaal pak en training ongeveer 10 g aan te kunnen, als het de versnelling groter wordt, dan wordt het levensgevaarlijk. Een kracht van meer dan 12 g wordt bereikt bij bochten met een straal van 3 km en kleiner bij de gegeven snelheid. Dat is genoeg om een piloot bewusteloos te maken. De piloot kan daarom niet met de gegeven snelheid een bocht met een straal van kleiner dan 3 km maken. Hij zou moeten afremmen, of een wijdere bocht nemen.
|
|